(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信点から放射される電波の実効輻射電力、周波数、並びに送信点の位置を特定するための緯度、経度及び高さの各データを含む送信点情報と、受信点の位置を特定するための緯度、経度及び高さの各データを含む受信点情報と、所定距離毎の土地利用区分を示す土地利用データと、所定地点毎の標高値を示す標高データとを用いて、前記受信点の電界強度を推定する電界強度推定装置において、
前記受信点の電界強度を推定する際に基準となる基準電界強度を求める基準電界強度計算部と、
前記土地利用データ及び標高データを用いて、前記受信点から送信点までの間の所定領域における土地利用区分を抽出し、前記所定領域において送信点から受信点への電波を遮蔽する遮蔽物の割合を遮蔽物係数として求め、Γを都市減衰、ＳＨを遮蔽物係数、Ｅ及びＦを係数とした場合の都市減衰計算式Γ＝Ｅ＊ＳＨ＋Ｆを用いて、前記遮蔽物係数に対応する都市減衰を求める都市減衰計算部と、
前記基準電界強度から前記都市減衰を減算し、前記受信点の電界強度を求める電界強度計算部と、を備え、
前記基準電界強度計算部は、
前記受信点を基準にして前記送信点へ向けた所定範囲の領域を、都市減衰領域として判定する都市減衰領域判定回路と、
前記送信点情報に含まれる実効輻射電力、及び、前記送信点と受信点との間の距離に基づいて、自由空間電界強度を求める自由空間電界強度計算回路と、
前記送信点受信点間の伝搬路から前記所定範囲の都市減衰領域を除いて回折損失、リッジ損失及び位相損失を求め、前記自由空間電界強度から、前記回折損失、リッジ損失及び位相損失を減算し、前記基準電界強度を求める損失計算回路と、を備えたことを特徴とする電界強度推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電界強度推定装置において、
さらに、高さ補正部を備え、
前記基準電界強度計算部は、前記送信点の高さ及び周波数並びに送受信点間距離に基づいて、前記送信点と受信点との間の第１フレネルゾーンが大地により遮蔽されない受信点の最低高である基準受信高を求める基準受信高計算回路を備え、
前記基準電界強度計算部の自由空間電界強度計算回路は、前記基準受信高の受信点における自由空間電界強度を求め、
前記基準電界強度計算部の損失計算回路は、前記基準受信高の受信点における回折損失、リッジ損失及び位相損失を求め、前記自由空間電界強度から、前記回折損失、リッジ損失及び位相損失を減算し、前記基準受信高の受信点における基準電界強度を求め、
前記高さ補正部は、前記基準受信高の受信点における基準電界強度を、所定の補正テーブルまたは補正式に基づいて、前記受信高の基準電界強度に補正し、
前記電界強度計算部は、前記補正後の受信高の基準電界強度から前記都市減衰を減算し、前記受信点の電界強度を求める、ことを特徴とする電界強度推定装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電界強度推定装置において、
さらに、都市減衰計算式生成部を備え、
前記都市減衰計算式生成部は、
所定の送信点及び受信点にて測定することにより得られた受信電界強度実測値を含む、前記送信点及び受信点毎の複数の実測データから、前記送信点と受信点との間に回折点がなく、かつ、前記受信点から送信点を見た場合の仰角が所定角以下である条件を満たす実測データを抽出するデータ抽出部と、
前記土地利用データ及び標高データを用いて、前記抽出した実測データの受信点から送信点までの間の所定領域における土地利用区分を抽出し、前記所定領域において前記送信点から受信点への電波を遮蔽する遮蔽物の割合を遮蔽物係数として求める遮蔽物係数計算部と、
前記基準電界強度から、前記実測データに含まれる受信電界強度実測値を減算し、実測減衰量を求める実測減衰量計算部と、
前記実測データ毎に求めた遮蔽物係数と実測減衰量との間の関係を一次方程式に近似し、前記実測減衰量を都市減衰に代えて、Γを都市減衰、ＳＨを遮蔽物係数、Ｅ及びＦを係数とした場合の前記一次方程式の都市減衰計算式Γ＝Ｅ＊ＳＨ＋Ｆを生成する計算式生成部と、を備え、
前記都市減衰計算部は、前記都市減衰計算式生成部により生成された都市減衰計算式を用いて都市減衰を求める、ことを特徴とする電界強度推定装置。
【請求項４】
送信点から放射される電波の実効輻射電力、周波数、並びに送信点の位置を特定するための緯度、経度及び高さの各データを含む送信点情報と、受信点の位置を特定するための緯度、経度及び高さの各データを含む受信点情報と、所定距離毎の土地利用区分を示す土地利用データと、所定の実測送信点及び実測受信点にて測定することにより得られた受信電界強度実測値を含む、前記実測送信点及び実測受信点毎の複数の実測データと、所定地点毎の標高値を示す標高データとが格納された記憶部を備え、前記送信点情報、受信点情報、土地利用データ及び標高データを前記記憶部から読み出し、前記受信点の電界強度を推定する電界強度推定装置による電界強度推定方法において、
前記受信点を基準にして前記送信点へ向けた所定範囲の領域を、都市減衰領域として判定するステップと、
前記送信点の高さ及び周波数並びに送受信点間距離に基づいて、前記送信点と受信点との間の第１フレネルゾーンが大地により遮蔽されない受信点の最低高である基準受信高を求めるステップと、
前記送信点情報に含まれる実効輻射電力、及び、前記送信点と前記基準受信高の受信点との間の距離に基づいて、前記基準受信高の受信点における自由空間電界強度を求めるステップと、
前記送信点受信点間の伝搬路から前記所定範囲の都市減衰領域を除いて回折損失、リッジ損失及び位相損失を求め、前記自由空間電界強度から、前記回折損失、リッジ損失及び位相損失を減算し、前記基準受信高の受信点における基準電界強度を求めるステップと、
前記基準受信高の受信点における基準電界強度を、所定の補正テーブルまたは補正式に基づいて、前記受信高の基準電界強度に補正するステップと、
前記複数の実測データから、前記実測送信点と実測受信点との間に回折点がなく、かつ、前記実測受信点から実測送信点を見た場合の仰角が所定角以下である条件を満たす実測データを抽出するステップと、
前記土地利用データ及び標高データを用いて、前記抽出した実測データの実測受信点から実測送信点までの間の所定領域における土地利用区分を抽出し、前記所定領域において前記実測送信点から実測受信点への電波を遮蔽する遮蔽物の割合を遮蔽物係数として求めるステップと、
前記基準電界強度から、前記実測データに含まれる受信電界強度実測値を減算し、実測減衰量を求めるステップと、
前記実測データ毎に求めた遮蔽物係数と実測減衰量との間の関係を一次方程式に近似し、前記実測減衰量を都市減衰に代えて、Γを都市減衰、ＳＨを遮蔽物係数、Ｅ及びＦを係数とした場合の前記一次方程式の都市減衰計算式Γ＝Ｅ＊ＳＨ＋Ｆを生成するステップと、
前記土地利用データ及び標高データを用いて、前記電界強度が推定される位置である前記受信点から送信点までの間の所定領域における土地利用区分を抽出し、前記所定領域において送信点から受信点への電波を遮蔽する遮蔽物の割合を遮蔽物係数として求め、前記遮蔽物係数及び前記生成した都市減衰計算式を用いて、都市減衰を求めるステップと、
前記補正後の受信高の基準電界強度から前記都市減衰を減算し、前記受信点の電界強度を求めるステップと、を有することを特徴とする電界強度推定方法。
【請求項５】
コンピュータを、請求項１から３までのいずれか一項に記載の電界強度推定装置として機能させるための電界強度推定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電波伝搬の受信電界強度を推定する装置、方法及びプログラムに関し、特に、低受信高の受信点における電界強度を推定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＶＨＦ帯及びＵＨＦ帯の放送波に対する電波伝搬の受信電界強度を推定する装置（電界強度推定装置）が知られている。この電界強度推定装置は、送信点から伝搬した電波に対し、地上点から受信高ｈ２に位置する受信点の電界強度を推定する際に、最初に、受信高ｈ２の受信点における自由空間電界強度Ｅ０（ｄＢμＶ／ｍ）を計算する。次に、送信点から受信点までの間の伝搬損失として、電波遮蔽物による回折損失Ｌｆ（ｄＢ）及びリッジ損失Ｌｒ（ｄＢ）、並びに大地反射による位相損失Ｌθ（ｄＢ）を計算し、受信点近傍の電波減衰として、都市減衰Γ（ｄＢ）を求める。そして、電界強度推定装置は、自由空間電界強度Ｅ０、伝搬損失である回折損失Ｌｆ、リッジ損失Ｌｒ及び位相損失Ｌθ、並びに電波減衰である都市減衰Γを用いて、受信高ｈ２に位置する受信点の電界強度Ｅｈ２（ｄＢμＶ／ｍ）を推定する。
【０００３】
ここで、自由空間電界強度Ｅ０は、送信点と受信点との間の距離、及び送信点から放射される電波の実効輻射電力に基づいて算出される。回折損失Ｌｆ及びリッジ損失Ｌｒは、伝搬路途中の山、丘陵、構造物等の電波遮蔽物による伝搬損失であり、位相損失Ｌθは、伝搬路の対地反射波を考慮した２波伝搬モデル等における大地反射による伝搬損失である。都市減衰Γは、受信点近傍の林、構造物、土地の起伏等による電波減衰である。尚、伝搬路の途中に複数の電波遮蔽物が存在する場合には、それぞれの電波遮蔽物に対し、回折損失Ｌθ、リッジ損失Ｌｒ及び位相損失Ｌθを計算する。
【０００４】
具体的には、電界強度推定装置は、送信点情報（実効輻射電力、周波数、緯度・経度、高さ）、受信点情報（緯度・経度、高さ）、５０ｍメッシュ標高データ、１００ｍメッシュ土地利用データを入力する。そして、これらの情報に基づいて、自由空間電界強度Ｅ０、回折損失Ｌｆ、リッジ損失Ｌｒ及び位相損失Ｌθを計算し、都市減衰Γを求め、以下の式により、受信高ｈ２に位置する受信点の電界強度Ｅｈ２を推定する。
Ｅｈ２＝Ｅ０−Ｌｆ−Ｌｒ−Ｌθ−Γ      ・・・（１）
【０００５】
ここで、送信点情報に含まれる実効輻射電力は、送信点から放射される電波の輻射電力であり、周波数は、送信点から放射される電波の周波数であり、緯度・経度及び高さは、送信点の位置を特定するための情報である。受信点情報に含まれる緯度・経度及び高さは、受信点の位置を特定するための情報である。５０ｍメッシュ標高データは、５０ｍ毎の標高を示すデータである。また、１００ｍメッシュ土地利用データは、１００ｍ毎の土地利用区分（田、畑、果樹園、森林、荒地、建物用地、幹線交通用地、湖沼、河川等）を示すデータである。
【０００６】
都市減衰Γを求める手法には、例えば以下の３つがある。第１の手法は、受信点を含むその近傍（受信点近傍）の環境に応じて予め設定された値を、都市減衰Γとして用いるものである。受信点近傍の環境は、都市部及び住宅地のような電波的に開放されていない環境、田園のような電波的に開放された環境等、様々である。都市減衰Γは、これらの環境に応じて都市減衰Γが一様になる範囲において、電界強度の実測値等に基づいて経験値として与えられる。したがって、都市減衰Γは、受信点近傍の環境に応じたデータとして、例えばメモリに格納されており、都市減衰Γを求める際に、受信点及び送信点の位置をキーとしてメモリから読み出される。
【０００７】
第２の手法は、受信点近傍の環境に応じたパラメータに基づいて、都市減衰Γを計算するものである。都市部及び住宅地のような電波的に開放されていない環境、田園のような電波的に開放された環境等をカテゴライズし、前者の環境の場合は、構造物の数及び分布密度等をパラメータとし、後者の場合は、海、沼、湿った土地、乾いた土地等の媒質の種類等をパラメータとする。都市減衰Γは、これらのパラメータに基づいて、受信点近傍の環境に応じて計算される。
【０００８】
第３の手法は、予め設定された都市減衰計算式により、都市減衰Γを計算するものである。都市減衰計算式は、受信点近傍の土地利用データ、及び土地利用データから計算した建物用地の密集度等により予め生成された式であり、特定の受信形態（例えば固定受信の形態）を想定した、能動的に変更されることのない固定式になっている。
【０００９】
また、他の手法として、建築構造物の高さデータが存在しない場合であっても、土地利用データ等を用いて都市減衰Γを計算する手法が開示されている（特許文献１を参照）。都市減衰Γを計算するためには建築構造物の高さを求める必要があり、建築構造物の高さを求めるには多大な負荷及び費用が必要とされていた。この手法によれば、土地利用データ及び世帯数から建造物による減衰を推定し、都市減衰Γを計算するから、建築構造物の高さを求めるために必要な多大な負荷及び費用を削減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−１６５５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このようなＶＨＦ帯及びＵＨＦ帯の放送波に対する電波伝搬の受信電界強度を推定する電界強度推定装置には、以下の課題があった。
【００１２】
（第１の課題）
第１の課題は、電波遮蔽物または大地反射による１つの電波減衰の要因が、送信点から受信点までの間の伝搬損失である回折損失Ｌｆ、リッジ損失Ｌｒまたは位相損失Ｌθと、受信点近傍の電波減衰である都市減衰Γとの２重の損失として加味されており、結果として、受信点の電界強度Ｅｈ２の推定精度を悪化させている点にある。
【００１３】
従来の電界強度推定装置において、伝搬路途中の山、丘陵、構造物等の電波遮蔽物が受信点近傍に存在する場合、または、大地反射が受信点近傍で行われる場合、これらを要因とした電波減衰は、都市減衰Γとして計算される。
【００１４】
しかしながら、これらを要因とした伝搬損失は、回折損失Ｌｆ、リッジ損失Ｌｒまたは位相損失Ｌθとしても算出されることから、１つの電波減衰の要因が伝搬損失と都市減衰Γとの２重の損失として計算されてしまう。このため、推定される受信点の電界強度Ｅｈ２は、実際の電界強度よりも小さくなり、精度が悪化するという問題があった。
【００１５】
ところで、放送分野のデジタル化技術の発展等により、車載機による移動受信または携帯受信機による戸外での受信が可能になっている。このような受信形態を想定した放送のサービスエリアを設計するために、受信高１ｍ〜１．５ｍ程度の低受信高の電界強度を精度高く計算する必要性が高まっている。しかしながら、受信高が低くなればなるほど、受信点近傍において電波遮蔽物とみなされる山、丘陵、構造物等が多くなる。このため、推定される電界強度Ｅｈ２の精度は一層悪化してしまうという問題があった。
【００１６】
（第２の課題）
第２の課題は、大地の高さが第１フレネルゾーンの内側を遮蔽することによる１つの電波減衰の要因が、送信点から受信点までの間の伝搬損失であるリッジ損失Ｌｒと、受信点近傍の電波減衰である都市減衰Γとの２重の損失として加味されており、結果として、受信点の電界強度Ｅｈ２の推定精度を悪化させている点にある。
【００１７】
通常、電波遮蔽物が第１フレネルゾーンの内側を遮蔽した場合、その遮蔽量に応じたフレネルゾーンの損失が計算され、その損失がリッジ損失Ｌｒとして扱われる。一方、山、丘陵、構造物等の電波遮蔽物が受信点近傍に存在しなくても、送信点と受信点との間の距離が短い場合、受信高が低い場合、または、周波数がＶＨＦ帯（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）のように低い場合には、受信点近傍の大地の高さが例えば地上高０ｍのときに、大地の高さが第１フレネルゾーンの内側を遮蔽することがある。この場合、大地を電波遮蔽物として、リッジ損失Ｌｒが計算される。
【００１８】
しかしながら、これを要因とした電波減衰は、都市減衰Γとしても計算されることから、１つの電波減衰の要因が、伝搬損失であるリッジ損失Ｌｒと都市減衰Γとの２重の損失として計算されてしまう。このため、推定される受信点の電界強度Ｅｈ２は、実際の電界強度よりも小さくなり、精度が悪化するという問題があった。
【００１９】
また、前述のとおり、車載機による移動受信または携帯受信機による戸外での受信形態を想定し、受信高１ｍ〜１．５ｍ程度の低受信高の電界強度を精度高く計算する必要性が高まっているが、この受信高の受信点では、周波数がＶＨＦ帯（３０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）のように低い場合、推定される電界強度Ｅｈ２の精度は悪化する。
【００２０】
（第３の課題）
第３の課題は、都市減衰Γを算出するために都市減衰計算式を用いる場合、その都市減衰計算式が、受信点近傍の土地利用データ及び建物用地の密集度等により一義的に生成され、特定の受信形態（例えば固定受信の形態）を想定した固定式になっているから、様々な受信形態に対応することができず、結果として、受信点の電界強度Ｅｈ２の推定精度を悪化させている点にある。
【００２１】
通常、都市減衰Γは、伝搬する電波の周波数帯、固定受信、移動受信等の受信形態、送信点が存在する送信所の立地条件等、様々な受信条件及び送信条件の影響を受ける。しかしながら、従来の電界強度推定装置では、都市減衰Γを計算するために用いる都市減衰計算式は固定式であって、特定の受信形態（例えば固定受信の形態）を想定した条件が反映されているに過ぎない。このため、受信点近傍の環境が変わったり、想定外の受信形態に変わったりしたときに電界強度Ｅｈ２を推定すると、精度が悪化してしまうという問題があった。
【００２２】
そこで、本発明はこれらの課題を解決するためになされたものであり、その目的は、受信点の電界強度を精度高く推定することが可能な電界強度推定装置、方法及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記目的を達成するために、本発明による電界強度推定装置は、送信点から放射される電波の実効輻射電力、周波数、並びに送信点の位置を特定するための緯度、経度及び高さの各データを含む送信点情報と、受信点の位置を特定するための緯度、経度及び高さの各データを含む受信点情報と、所定距離毎の土地利用区分を示す土地利用データと、所定地点毎の標高値を示す標高データとを用いて、前記受信点の電界強度を推定する電界強度推定装置において、前記受信点の電界強度を推定する際に基準となる基準電界強度を求める基準電界強度計算部と、前記土地利用データ及び標高データを用いて、前記受信点から送信点までの間の所定領域における土地利用区分を抽出し、前記所定領域において送信点から受信点への電波を遮蔽する遮蔽物の割合を遮蔽物係数として求め、Γを都市減衰、ＳＨを遮蔽物係数、Ｅ及びＦを係数とした場合の都市減衰計算式Γ＝Ｅ＊ＳＨ＋Ｆを用いて、前記遮蔽物係数に対応する都市減衰を求める都市減衰計算部と、前記基準電界強度から前記都市減衰を減算し、前記受信点の電界強度を求める電界強度計算部と、を備え、前記基準電界強度計算部が、前記受信点を基準にして前記送信点へ向けた所定範囲の領域を、都市減衰領域として判定する都市減衰領域判定回路と、前記送信点情報に含まれる実効輻射電力、及び、前記送信点と受信点との間の距離に基づいて、自由空間電界強度を求める自由空間電界強度計算回路と、前記送信点受信点間の伝搬路から前記所定範囲の都市減衰領域を除いて回折損失、リッジ損失及び位相損失を求め、前記自由空間電界強度から、前記回折損失、リッジ損失及び位相損失を減算し、前記基準電界強度を求める損失計算回路と、を備えたことを特徴とする。
【００２４】
また、本発明による電界強度推定装置は、さらに、高さ補正部を備え、前記基準電界強度計算部が、前記送信点の高さ及び周波数並びに送受信点間距離に基づいて、前記送信点と受信点との間の第１フレネルゾーンが大地により遮蔽されない受信点の最低高である基準受信高を求める基準受信高計算回路を備え、前記基準電界強度計算部の自由空間電界強度計算回路が、前記基準受信高の受信点における自由空間電界強度を求め、前記基準電界強度計算部の損失計算回路が、前記基準受信高の受信点における回折損失、リッジ損失及び位相損失を求め、前記自由空間電界強度から、前記回折損失、リッジ損失及び位相損失を減算し、前記基準受信高の受信点における基準電界強度を求め、前記高さ補正部が、前記基準受信高の受信点における基準電界強度を、所定の補正テーブルまたは補正式に基づいて、前記受信高の基準電界強度に補正し、前記電界強度計算部が、前記補正後の受信高の基準電界強度から前記都市減衰を減算し、前記受信点の電界強度を求める、ことを特徴とする。
【００２５】
また、本発明による電界強度推定装置は、さらに、都市減衰計算式生成部を備え、前記都市減衰計算式生成部が、所定の送信点及び受信点にて測定することにより得られた受信電界強度実測値を含む、前記送信点及び受信点毎の複数の実測データから、前記送信点と受信点との間に回折点がなく、かつ、前記受信点から送信点を見た場合の仰角が所定角以下である条件を満たす実測データを抽出するデータ抽出部と、前記土地利用データ及び標高データを用いて、前記抽出した実測データの受信点から送信点までの間の所定領域における土地利用区分を抽出し、前記所定領域において前記送信点から受信点への電波を遮蔽する遮蔽物の割合を遮蔽物係数として求める遮蔽物係数計算部と、前記基準電界強度から、前記実測データに含まれる受信電界強度実測値を減算し、実測減衰量を求める実測減衰量計算部と、前記実測データ毎に求めた遮蔽物係数と実測減衰量との間の関係を一次方程式に近似し、前記実測減衰量を都市減衰に代えて、Γを都市減衰、ＳＨを遮蔽物係数、Ｅ及びＦを係数とした場合の前記一次方程式の都市減衰計算式Γ＝Ｅ＊ＳＨ＋Ｆを生成する計算式生成部と、を備え、前記都市減衰計算部が、前記都市減衰計算式生成部により生成された都市減衰計算式を用いて都市減衰を求める、ことを特徴とする。
【００２６】
さらに、本発明による電界強度推定方法は、送信点から放射される電波の実効輻射電力、周波数、並びに送信点の位置を特定するための緯度、経度及び高さの各データを含む送信点情報と、受信点の位置を特定するための緯度、経度及び高さの各データを含む受信点情報と、所定距離毎の土地利用区分を示す土地利用データと、所定の実測送信点及び実測受信点にて測定することにより得られた受信電界強度実測値を含む、前記実測送信点及び実測受信点毎の複数の実測データと、所定地点毎の標高値を示す標高データとが格納された記憶部を備え、前記送信点情報、受信点情報、土地利用データ及び標高データを前記記憶部から読み出し、前記受信点の電界強度を推定する電界強度推定装置による電界強度推定方法において、前記受信点を基準にして前記送信点へ向けた所定範囲の領域を、都市減衰領域として判定するステップと、前記送信点の高さ及び周波数並びに送受信点間距離に基づいて、前記送信点と受信点との間の第１フレネルゾーンが大地により遮蔽されない受信点の最低高である基準受信高を求めるステップと、前記送信点情報に含まれる実効輻射電力、及び、前記送信点と前記基準受信高の受信点との間の距離に基づいて、前記基準受信高の受信点における自由空間電界強度を求めるステップと、前記送信点受信点間の伝搬路から前記所定範囲の都市減衰領域を除いて回折損失、リッジ損失及び位相損失を求め、前記自由空間電界強度から、前記回折損失、リッジ損失及び位相損失を減算し、前記基準受信高の受信点における基準電界強度を求めるステップと、前記基準受信高の受信点における基準電界強度を、所定の補正テーブルまたは補正式に基づいて、前記受信高の基準電界強度に補正するステップと、前記複数の実測データから、前記実測送信点と実測受信点との間に回折点がなく、かつ、前記実測受信点から実測送信点を見た場合の仰角が所定角以下である条件を満たす実測データを抽出するステップと、前記土地利用データ及び標高データを用いて、前記抽出した実測データの実測受信点から実測送信点までの間の所定領域における土地利用区分を抽出し、前記所定領域において前記実測送信点から実測受信点への電波を遮蔽する遮蔽物の割合を遮蔽物係数として求めるステップと、前記基準電界強度から、前記実測データに含まれる受信電界強度実測値を減算し、実測減衰量を求めるステップと、前記実測データ毎に求めた遮蔽物係数と実測減衰量との間の関係を一次方程式に近似し、前記実測減衰量を都市減衰に代えて、Γを都市減衰、ＳＨを遮蔽物係数、Ｅ及びＦを係数とした場合の前記一次方程式の都市減衰計算式Γ＝Ｅ＊ＳＨ＋Ｆを生成するステップと、前記土地利用データ及び標高データを用いて、前記電界強度が推定される位置である前記受信点から送信点までの間の所定領域における土地利用区分を抽出し、前記所定領域において送信点から受信点への電波を遮蔽する遮蔽物の割合を遮蔽物係数として求め、前記遮蔽物係数及び前記生成した都市減衰計算式を用いて、都市減衰を求めるステップと、前記補正後の受信高の基準電界強度から前記都市減衰を減算し、前記受信点の電界強度を求めるステップと、を有することを特徴とする。
【００２７】
さらに、本発明による電界強度推定プログラムは、コンピュータを、前記電界強度推定装置として機能させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、都市減衰領域における伝搬損失（回折損失、リッジ損失及び位相損失）をマスクして回折損失、リッジ損失及び位相損失を求めるようにした。これにより、都市減衰領域内において、１つの電波減衰の要因から生じる伝搬損失と都市減衰との２重の損失が加味されることなく電界強度が推定されるから、電界強度の推定精度を向上させることができ、第１の課題が解決される。
【００２９】
また、本発明によれば、第１フレネルゾーンが大地により遮蔽されない基準受信高を求め、その受信点におけるリッジ損失を求めて基準電界強度を求めるようにした。また、基準受信高の受信点における基準電界強度を、電界強度を推定する受信高の受信点における基準電界強度に補正するようにした。ここで、電界強度を推定する受信高の受信点における基準電界強度は、第１フレネルゾーンが大地によって遮蔽されない条件で求められた強度となる。これにより、大地の高さが第１フレネルゾーンの内側を遮蔽することによる１つの電波減衰の要因から生じる、リッジ損失と都市減衰との２重の損失が加味されることなく電界強度が推定されるから、電界強度の推定精度を向上させることができ、第２の課題が解決される。
【００３０】
また、本発明によれば、実測データに基づいて都市減衰計算式を生成するようにした。これにより、都市減衰計算式は、受信点近傍の土地利用データまたは建物用地の密集度等により一義的に生成される特定の受信形態（例えば固定受信の形態）を想定した固定式ではなく、受信点の環境または受信形態に応じて能動的に変更される式となる。これにより、電界強度の推定精度を向上させることができ、第３の課題が解決される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態による電界強度推定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】基準電界強度計算部の構成を示すブロック図である。
【図３】基準受信高ｈｂを説明する図である。
【図４】回折損失マスク処理及びリッジ損失マスク処理を説明する図である。
【図５】位相損失マスク処理を説明する図である。
【図６】基準電界強度計算部による処理の流れを説明するフローチャートである。
【図７】高さ補正部にて用いる高さ補正カーブを示すグラフである。
【図８】都市減衰計算式生成部の構成を示すブロック図である。
【図９】都市減衰計算式を求めるための遮蔽物係数ＳＨ及び実測減衰量ＡＴＴｒｅの分布を示す図である。
【図１０】都市減衰計算式生成部による処理の流れを説明するフローチャートである。
【図１１】実験結果（１）を示す図である。
【図１２】実験結果（２）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
〔電界強度推定装置〕
まず、本発明の実施形態による電界強度推定装置の構成について詳細に説明する。図１は、電界強度推定装置の構成を示すブロック図である。この電界強度推定装置１は、所定の送信点から送信される電波に対し、所定の受信点における電界強度Ｅｈ２を推定するシミュレーション装置であり、基準電界強度計算部１０、高さ補正部２０、都市減衰計算式生成部３０、都市減衰計算部４０及び電界強度計算部５０を備えている。
【００３３】
電界強度推定装置１は、送信点情報、受信点情報、５０ｍメッシュ標高データ、１００ｍメッシュ土地利用データ及び実測値ＤＢを入力する。そして、電界強度推定装置１は、第１フレネルゾーンが大地により遮蔽されない基準受信高ｈｂの受信点における基準電界強度Ｅｈｂを、都市減衰領域の回折損失Ｌｆ、リッジ損失Ｌｒ及び位相損失Ｌθをマスクして計算し、基準受信高ｈｂを補正して受信高ｈ２の受信点における基準電界強度Ｅｈ２ｂを計算する。また、電界強度推定装置１は、受信形態に応じた都市減衰計算式を生成して都市減衰Γを計算する。そして、電界強度推定装置１は、受信高ｈ２の受信点における基準電界強度Ｅｈ２ｂから都市減衰Γを減算し、受信高ｈ２の受信点における電界強度Ｅｈ２を計算する。電界強度推定装置１が入力する送信点情報、５０ｍメッシュ標高データ、１００ｍメッシュ土地利用データ及び実測値ＤＢは、例えば、ＨＤ（ハードディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に予め格納されているか、または、通信ネットワークを介して外部のサーバから受信するものとする。受信点情報は、例えば、ユーザのキー操作により入力されるものとする。以下、電界強度推定装置１の各構成部について具体的に説明する。
【００３４】
基準電界強度計算部１０は、送信点情報、受信点情報及び５０ｍメッシュ標高データを入力し、第１フレネルゾーンが大地により遮蔽されない基準受信高ｈｂを計算し、基準受信高ｈｂの受信点について、自由空間電界強度Ｅ０を計算し、都市減衰領域内の伝搬損失をマスクして回折損失Ｌｆ、リッジ損失Ｌｒ及び位相損失Ｌθを計算し、基準電界強度Ｅｈｂを計算して高さ補正部２０に出力する。基準電界強度計算部１０の詳細については後述する。
【００３５】
送信点情報は、送信点から放射される電波の実効輻射電力及び周波数のデータ、並びに、送信点の位置を特定するための緯度、経度及び高さｈ１のデータを含む。受信点情報は、受信点の位置を特定するための緯度、経度及び高さｈ２のデータを含む。５０ｍメッシュ標高データは、５０ｍ毎の標高を示すデータであり、例えば、国土地理院により発行された数値地図５０ｍメッシュ標高データが用いられる。
【００３６】
高さ補正部２０は、基準電界強度計算部１０から、基準受信高ｈｂの受信点における基準電界強度Ｅｈｂを入力し、予め設定された補正テーブルを用いて受信高ｈ２の受信点における補正量ＨＦを抽出し、高さ補正後の基準電界強度Ｅｈ２ｂを計算し、高さ補正後の基準電界強度Ｅｈ２ｂを電界強度計算部５０に出力する。
【００３７】
具体的には、高さ補正部２０は、受信高と補正量との関係が定義された補正テーブルを用いて、受信高ｈ２に対応する補正量ＨＦ（ｄＢ）を抽出し、以下の式により、高さ補正後の基準電界強度Ｅｈ２ｂを計算する。
Ｅｈ２ｂ＝Ｅｈｂ−ＨＦ      ・・・（１）
【００３８】
ここで、基準受信高ｈｂの受信点における基準電界強度Ｅｈｂは、都市減衰領域内の伝搬損失がマスクされて計算された強度である。したがって、高さ補正部２０により補正され出力される受信高ｈ２の受信点における基準電界強度Ｅｈ２ｂは、基準受信高ｈｂの受信点における基準電界強度Ｅｈｂに対し、受信高ｈ２の受信点における都市減衰領域外の伝搬損失と、基準受信高ｈｂの受信点における都市減衰領域外の伝搬損失との間の差を加味した強度になる。
【００３９】
図７は、高さ補正部２０にて用いる高さ補正カーブを示すグラフである。図７に示す補正カーブは、予め実測により得られた受信高と補正量との間の関係を示すデータであり、この補正カーブが補正テーブルとして予め設定される。高さ補正部２０は、この補正カーブが反映された補正テーブルを用いて、受信高ｈ２に対応する補正量ＨＦを抽出する。例えば、図７において基準受信高ｈｂ＝２０ｍとしたとき、高さ２０ｍの補正量（減衰量）は１９ｄＢ、高さ１０ｍの補正量（減衰量）は１４ｄＢなので補正量ＨＦ＝１９ｄＢ−１４ｄＢ＝５ｄＢとなる。したがって、前記式（１）により受信高ｈ２＝１０ｍにおける基準電界強度Ｅｈ２ｂ＝Ｅｈｂ−５となる。
【００４０】
尚、高さ補正部２０は、実測により得られた高さ補正カーブの補正テーブルを用いる代わりに、ＩＴＵ−Ｒ  Ｒｅｃ．Ｐ１５４６に規定されている既存の補正式等を用いて、高さ補正を行い、基準電界強度Ｅｈ２ｂを計算するようにしてもよい。
【００４１】
都市減衰計算式生成部３０は、送信点情報、受信点情報、５０ｍメッシュ標高データ、１００ｍメッシュ土地利用データ及び実測値ＤＢを入力し、実測値ＤＢから、都市減衰計算式を生成するために必要な実測データを抽出し、抽出した実測データ（抽出実測データ）を用いて遮蔽物係数ＳＨ及び実測減衰量ＡＴＴｒｅを計算し、抽出実測データ毎の集合（ＳＨ，ＡＴＴｒｅ）を用いて以下の都市減衰計算式を生成し、都市減衰計算式を都市減衰計算部４０に出力する。
Γ＝Ｅ＊ＳＨ＋Ｆ        ・・・（２）
尚、実際の出力は決定されたＥとＦの値となる。ここで、Γは都市減衰、ＳＨは遮蔽物係数、Ｅ及びＦは係数である。都市減衰計算式生成部３０及び都市減衰計算式の詳細については後述する。
【００４２】
１００ｍメッシュ土地利用データは、１００ｍ毎の土地利用区分（田、畑、果樹園、森林、荒地、建物用地、幹線交通用地、湖沼、河川等）を示すデータであり、例えば、国土交通省により発行された国土数値情報土地利用３次メッシュデータが用いられる。実測値ＤＢは、送信点から放射される電波の送信実効輻射電力及び送信周波数の実測データ、この実測データを測定したときの送信点の位置を特定するための送信緯度、送信経度及び送信高のデータ、受信点の位置を特定するための受信緯度、受信経度及び受信高のデータ、並びに、受信点の受信電界強度実測値を含む一連のデータであり、受信形態毎に格納されている。例えば、固定受信の形態における一連のデータのＤＢ、移動受信の形態における一連のデータのＤＢであり、全国において実際に測定した実測データが格納されている。
【００４３】
都市減衰計算部４０は、送信点情報、受信点情報、１００ｍメッシュ土地利用データを入力すると共に、都市減衰計算式生成部３０から都市減衰計算式（Γ＝Ｅ＊ＳＨ＋Ｆ）を入力し、送信点情報、受信点情報及び１００ｍメッシュ土地利用データに基づいて、遮蔽物係数ＳＨを計算し、都市減衰計算式に代入して都市減衰Γを求め、都市減衰Γを電界強度計算部５０に出力する。
【００４４】
具体的には、都市減衰計算部４０は、受信点情報に含まれる緯度、経度及び高さｈ２から受信点の位置を特定し、送信点情報に含まれる緯度、経度及び高さｈ１から送信点の位置を特定し、１００ｍメッシュ土地利用データを用いて、受信点から送信点までの間の所定領域における地点数Ｎの土地利用区分をそれぞれ抽出する。そして、都市減衰計算部４０は、地点数Ｎの各地点における土地利用区分のうちの建物用地及び森林の区分の数をそれぞれ合計し、建物用地数Ａと森林用地数Ｂを求める。都市減衰計算部４０は、以下の式により、受信点から送信点までの間の所定領域における建物用地及び森林の割合を示す遮蔽物係数ＳＨを計算する。
ＳＨ＝（Ａ＋Ｂ）／Ｎ      ・・・（３）
例えば、受信点から送信点を結ぶラインと、これから左右に１５度、３０度開いた角度の計５本の各ライン上で、受信点から１２５ｍおきの８地点の計４０地点について（Ｎ＝４０）、遮蔽物係数ＳＨを計算する。また、都市減衰計算部４０は、式（３）により計算した遮蔽物係数ＳＨを、前記式（２）の都市減衰計算式に代入し、都市減衰Γを求める。
【００４５】
電界強度計算部５０は、高さ補正部２０から高さ補正後の基準電界強度Ｅｈ２ｂを入力すると共に、都市減衰計算部４０から都市減衰Γを入力し、以下の式により、受信高ｈ２の受信点における電界強度Ｅｈ２を計算する
Ｅｈ２＝Ｅｈ２ｂ−Γ      ・・・（４）
【００４６】
〔基準電界強度計算部〕
次に、図１に示した電界強度推定装置１における基準電界強度計算部１０の構成について詳細に説明する。図２は、基準電界強度計算部１０の構成を示すブロック図である。この基準電界強度計算部１０は、都市減衰領域判定回路１１、基準受信高初期設定回路１２、基準受信高計算回路１３、自由空間電界強度計算回路１４、回折損失計算回路１５、リッジ損失計算回路１６及び位相損失計算回路１７を備えている。
【００４７】
前述のとおり、基準電界強度計算部１０は、送信点情報、受信点情報及び５０ｍメッシュ標高データを入力し、第１フレネルゾーンが大地により遮蔽されない基準受信高ｈｂを計算し、基準受信高ｈｂの受信点について、都市減衰領域内の伝搬損失をマスクし、回折損失Ｌｆ、リッジ損失Ｌｒ及び位相損失Ｌθを計算し、基準電界強度Ｅｈｂを計算して高さ補正部２０に出力する。具体的には、基準電界強度計算部１０は、自由空間電界強度をＥ０（ｄＢμ／ｍ）、回折損失をＬｆ（ｄＢ）、リッジ損失をＬｒ（ｄＢ）、位相損失をＬθ（ｄＢ）として、以下の式により、基準受信高ｈｂの受信点における基準電界強度Ｅｈｂ（ｄＢμ／ｍ）を計算する。
Ｅｈｂ＝Ｅ０−Ｌｆ−Ｌｒ−Ｌθ      ・・・（５）
【００４８】
ここで、受信高ｈ２の受信点における電界強度Ｅｈ２を推定するにあたり、基準電界強度計算部１０において、第１フレネルゾーンが大地により遮蔽されない基準受信高ｈｂの受信点における基準電界強度Ｅｈｂを計算するのは、電界強度Ｅｈ２の推定精度を悪化させないようにするためである。前記式（５）の回折損失Ｌｆ、リッジ損失Ｌｒ及び位相損失Ｌθは、都市減衰領域内の損失をマスクして得られる値であり、回折損失計算回路１５、リッジ損失計算回路１６及び位相損失計算回路１７によりそれぞれ計算される。
【００４９】
都市減衰領域判定回路１１は、送信点情報、受信点情報及び５０ｍメッシュ標高データを入力し、送信点と受信点との間を結んだプロフィール上の地点が都市減衰領域に含まれるか否かを判定し、都市減衰領域に含まれる地点の情報を回折損失計算回路１５、リッジ損失計算回路１６及び位相損失計算回路１７に出力する。都市減衰領域は、受信点を基準にして設定される領域であり、受信点情報に含まれる緯度、経度及び高さにより特定される受信点を基準にして、送信点情報に含まれる緯度、経度及び高さにより特定される送信点へ向けた所定範囲の領域である。この都市減衰領域では、回折損失Ｌｆ、リッジ損失Ｌｒ及び位相損失Ｌθは計算されない。尚、試行の結果、上記所定範囲は受信点から１ｋｍまでの範囲に設定している。
【００５０】
基準受信高初期設定回路１２は、送信点情報を入力し、送信点情報に含まれる周波数に基づいて、受信高の最低値を初期基準受信高として設定し、初期基準受信高を基準受信高計算回路１３に出力する。例えば、放送の電波の伝搬においては、ＶＨＦの周波数帯における電波の場合、初期基準受信高を２０ｍ程度に設定する。この初期基準受信高は、受信点が移動した場合であっても、大部分の受信点において、第１フレネルゾーンが大地により遮蔽されない受信高の最低値を示している。後述する基準受信高計算回路１３は、受信高の変更に伴い、第１フレネルゾーンが大地により遮蔽されない受信高を、初期基準受信高よりも高い基準受信高ｈｂとして計算する。
【００５１】
基準受信高計算回路１３は、送信点情報及び受信点情報を入力すると共に、基準受信高初期設定回路１２から初期基準受信高を入力する。基準受信高計算回路１３は、送信点情報に含まれる周波数及び送信点の高さ、並びに送信点と受信点との間の送受信点間距離に基づいて、第１フレネルゾーンが大地により遮蔽されない受信点（受信点情報に含まれる緯度及び経度により特定される位置）の最低高である基準受信高ｈｂを計算する。そして、基準受信高計算回路１３は、基準受信高ｈｂと初期基準受信高とを比較し、基準受信高ｈｂが初期基準受信高よりも高い場合は基準受信高ｈｂを、基準受信高ｈｂが初期基準受信高以下の場合は初期基準受信高を基準受信高ｈｂとして自由空間電界強度計算回路１４、回折損失計算回路１５、リッジ損失計算回路１６及び位相損失計算回路１７に出力する。ここで、基準受信高計算回路１３は、移動受信に伴って受信点の位置（経度、緯度、高さ）が変更された場合、変更後の受信点情報に基づいて、新たな基準受信高ｈｂを計算する。
【００５２】
図３は、基準受信高ｈｂを説明する図である。図３に示すように、基準受信高計算回路１３により計算される基準受信高ｈｂは、電界強度推定装置１により推定される電界強度Ｅｈ２の受信高ｈ２よりも高く、第１フレネルゾーンが大地により遮蔽されない高さになっている。また、第１フレネルゾーンは、送信点情報に含まれる周波数によって一義的に決まるから、第１フレネルゾーンが大地により遮蔽されない基準受信高ｈｂは、電波の周波数、送信点の高さｈ１（ｍ）及び送受信点間距離ｄ（ｍ）により計算できることがわかる。尚、ｄ＞＞ｈ１，ｈ２であるから、送受信点間距離は、送信点における地上点と受信点における地上点との間の距離ｄに等しい。図４及び図５においても同じ。
【００５３】
このように、基準受信高計算回路１３は、基準受信高ｈｂを計算し、初期基準受信高との比較を行うが、基準受信高初期設定回路１２により設定された初期基準受信高（２０ｍ）だけを用いることもできる。この初期基準受信高は、受信点が移動した場合であっても、第１フレネルゾーンが大地により遮蔽されない受信高の最低値である。したがって、基準受信高計算回路１３における計算の高速化を図ることができる。尚、基準受信高計算回路１３により計算される基準受信高ｈｂは、受信高ｈ２よりも低い場合もあり得る。
【００５４】
自由空間電界強度計算回路１４は、送信点情報及び受信点情報を入力すると共に、基準受信高計算回路１３から基準受信高ｈｂを入力し、送信点情報に含まれる実効輻射電力ＧＰ（Ｗ）、及び、送信点情報に含まれる緯度、経度及び高さにより特定される送信点と、受信点情報に含まれる緯度及び経度、並びに入力した基準受信高ｈｂにより特定される受信点との間の送受信点間距離ｄ（ｍ）を用いて、以下の式により、自由空間電界強度Ｅ０を計算する。
Ｅ０＝２０ｌｏｇ（７√ＧＰ／ｄ）      ・・・（６）
そして、自由空間電界強度計算回路１４は、自由空間電界強度Ｅ０を回折損失計算回路１５に出力する。
【００５５】
回折損失計算回路１５は、都市減衰領域判定回路１１から都市減衰領域に含まれる地点の情報を入力し、基準受信高計算回路１３から基準受信高ｈｂを入力し、自由空間電界強度計算回路１４から自由空間電界強度Ｅ０を入力し、５０ｍメッシュ標高データを入力する。そして、回折損失計算回路１５は、送信点と基準受信高ｈｂの受信点との間を結んだプロフィール上の所定領域において、５０ｍメッシュ標高データから電波遮蔽物を特定し、特定した電波遮蔽物から都市減衰領域に含まれる地点の電波遮蔽物を除外し、所定の演算式により、回折損失Ｌｆを計算する。すなわち、都市減衰領域内の電波遮蔽物による回折損失をマスクして０ｄｂとし、回折損失Ｌｆを計算する。これにより、電波遮蔽物が都市減衰領域内に存在する場合であっても、その電波遮蔽物による回折損失はないものとして、回折損失Ｌｆが計算される。そして、回折損失計算回路１５は、自由空間電界強度Ｅ０から回折損失Ｌｆを減算し、減算結果（Ｅ０−Ｌｆ）をリッジ損失計算回路１６に出力する。
【００５６】
図４は、回折損失マスク処理及びリッジ損失マスク処理を説明する図である。図４に示すように、回折損失計算回路１５は、都市減衰領域外の電波遮蔽物による回折損失を計算し、都市減衰領域内の電波遮蔽物による回折損失を計算しない。これは、都市減衰領域内の電波遮蔽物による回折損失が、都市減衰計算部４０により計算される都市減衰Γに含まれているからである。つまり、都市減衰領域内において、１つの電波減衰の要因から回折損失Ｌｆと都市減衰Γとによって２重の損失が加味されないようにし、電界強度Ｅｈ２の精度を悪化させないようにするためである。
【００５７】
リッジ損失計算回路１６は、都市減衰領域判定回路１１から都市減衰領域に含まれる地点の情報を入力し、基準受信高計算回路１３から基準受信高ｈｂを入力し、回折損失計算回路１５から減算結果（Ｅ０−Ｌｆ）を入力し、５０ｍメッシュ標高データを入力する。そして、リッジ損失計算回路１６は、送信点と基準受信高ｈｂの受信点との間を結んだプロフィール上の所定領域において、５０ｍメッシュ標高データから電波遮蔽物を特定し、特定した電波遮蔽物から都市減衰領域に含まれる地点の電波遮蔽物を除外し、所定の演算式により、リッジ損失Ｌｒを計算する。すなわち、都市減衰領域内の電波遮蔽物によるリッジ損失をマスクして０ｄｂとし、リッジ損失Ｌｒを計算する。これにより、電波遮蔽物が都市減衰領域内に存在する場合であっても、その電波遮蔽物によるリッジ損失はないものとして、リッジ損失Ｌｒが計算される。そして、リッジ損失計算回路１６は、減算結果（Ｅ０−Ｌｆ）からリッジ損失Ｌｒを減算し、減算結果（Ｅ０−Ｌｆ−Ｌｒ）を位相損失計算回路１７に出力する。
【００５８】
図４を参照して、リッジ損失計算回路１６は、都市減衰領域外の電波遮蔽物によるリッジ損失を計算し、都市減衰領域内の電波遮蔽物によるリッジ損失を計算しない。これは、都市減衰領域内の電波遮蔽物によるリッジ損失が、都市減衰計算部４０により計算される都市減衰Γに含まれているからである。つまり、都市減衰領域内において、１つの電波減衰の要因からリッジ損失Ｌｒと都市減衰Γとによって２重の損失が加味されないようにし、電界強度Ｅｈ２の精度を悪化させないようにするためである。
【００５９】
位相損失計算回路１７は、都市減衰領域判定回路１１から都市減衰領域に含まれる地点の情報を入力し、基準受信高計算回路１３から基準受信高ｈｂを入力し、リッジ損失計算回路１６から減算結果（Ｅ０−Ｌｆ−Ｌｒ）を入力し、５０ｍメッシュ標高データを入力する。そして、位相損失計算回路１７は、送信点と基準受信高ｈｂの受信点との間を結んだプロフィール上の所定領域において、５０ｍメッシュ標高データを用いて大地反射点を特定し、特定した大地反射点から都市減衰領域に含まれる地点の大地反射点を除外し、所定の演算式により、位相損失Ｌθを計算する。すなわち、都市減衰領域内の大地反射点による位相損失をマスクして０ｄｂとし、位相損失Ｌθを計算する。これにより、大地反射点が都市減衰領域内に存在する場合であっても、その大地反射点による位相損失はないものとして、位相損失Ｌθが計算される。そして、位相損失計算回路１７は、減算結果（Ｅ０−Ｌｆ−Ｌｒ）から位相損失Ｌθを減算し、減算結果（Ｅ０−Ｌｆ−Ｌｒ−Ｌθ）を、第１フレネルゾーンが大地により遮蔽されない基準受信高ｈｂの受信点における基準電界強度Ｅｈｂとして高さ補正部２０に出力する。
【００６０】
図５は、位相損失マスク処理を説明する図である。図５に示すように、位相損失計算回路１７は、都市減衰領域外の大地反射点による位相損失を計算し、都市減衰領域内の大地反射点による位相損失を計算しない。これは、都市減衰領域内の大地反射点による位相損失が、都市減衰計算部４０により計算される都市減衰Γに含まれているからである。つまり、都市減衰領域内において、１つの電波減衰の要因から位相損失Ｌθと都市減衰Γとによって２重の損失が加味されないようにし、電界強度Ｅｈ２の精度を悪化させないようにするためである。
【００６１】
〔基準電界強度計算部による処理の流れ〕
次に、図２に示した基準電界強度計算部１０による処理の流れについて説明する。図６は、基準電界強度計算部１０による処理の流れを説明するフローチャートである。まず、基準電界強度計算部１０の都市減衰領域判定回路１１は、送信点と受信点との間を結んだプロフィール上の地点が、受信点を基準にして設定された都市減衰領域に含まれるか否かを判定する（ステップＳ６０１）。都市減衰領域判定回路１１により判定された都市減衰領域内の伝搬損失は、回折損失Ｌｆ、リッジ損失Ｌｒ及び位相損失Ｌθを計算する際にマスクされる。
【００６２】
また、基準受信高初期設定回路１２は、送信点情報に含まれる周波数に基づいて、受信高の最低値を初期基準受信高として設定する（ステップＳ６０２）。基準受信高初期設定回路１２により設定された初期基準受信高は、基準受信高ｈｂを計算する際の基準値となる。そして、基準受信高計算回路１３は、初期基準受信高、送信点情報に含まれる周波数及び送信点の高さ、並びに送受信点間距離に基づいて、第１フレネルゾーンが大地により遮蔽されない受信点の基準受信高ｈｂを計算する（ステップＳ６０３）。
【００６３】
そして、自由空間電界強度計算回路１４は、前記式（６）により、送信点の実効輻射電力ＧＰ及び送受信点間距離ｄを用いて、基準受信高ｈｂの受信点における自由空間電界強度Ｅ０を計算する（ステップＳ６０４）。回折損失計算回路１５、リッジ損失計算回路１６及び位相損失計算回路１７は、都市減衰領域内の伝搬損失をマスクし、回折損失Ｌｆ、リッジ損失Ｌｒ及び位相損失Ｌθを計算する（ステップＳ６０５）。さらに、位相損失計算回路１７は、前記式（５）により、第１フレネルゾーンが大地により遮蔽されない基準受信高ｈｂの受信点における基準電界強度Ｅｈｂを計算する（ステップＳ６０６）。
【００６４】
このように、基準電界強度計算部１０は、第１フレネルゾーンが大地により遮蔽されない基準受信高ｈｂを計算し、基準受信高ｈｂの受信点について、都市減衰領域内の伝搬損失をマスクし、回折損失Ｌｆ、リッジ損失Ｌｒ及び位相損失Ｌθを計算し、基準電界強度Ｅｈｂを計算する。
【００６５】
〔都市減衰計算式生成部〕
次に、図１に示した電界強度推定装置１における都市減衰計算式生成部３０の構成について詳細に説明する。図８は、都市減衰計算式生成部３０の構成を示すブロック図である。この都市減衰計算式生成部３０は、データ抽出部３１、遮蔽物係数計算部３２、基準電界強度計算部３３、実測減衰量計算部３４及び計算式生成部３５を備えている。
【００６６】
前述のとおり、都市減衰計算式生成部３０は、送信点情報、受信点情報、５０ｍメッシュ標高データ、１００ｍメッシュ土地利用データ及び実測値ＤＢを入力し、実測値ＤＢから、都市減衰計算式を生成するために必要な実測データを抽出し、抽出実測データを用いて遮蔽物係数ＳＨ及び実測減衰量ＡＴＴｒｅを計算し、抽出実測データ毎の集合（ＳＨ，ＡＴＴｒｅ）を用いて都市減衰計算式を生成し、都市減衰計算式を都市減衰計算部４０に出力する。
【００６７】
ここで、受信高ｈ２の受信点における電界強度Ｅｈ２を推定するにあたり、予め設定された固定の都市減衰計算式を用いることなく、都市減衰計算式生成部３０により生成された、受信点の環境または受信形態に応じた都市減衰計算式を用いるのは、電界強度Ｅｈ２の推定精度を悪化させないようにするためである。都市減衰計算式生成部３０により計算される都市減衰計算式は、携帯受信機等が放送波を移動受信する場合を想定した式であり、受信点の受信形態が変化することを考慮した式である。
【００６８】
データ抽出部３１は、５０ｍメッシュ標高データ及び実測値ＤＢを入力し、実測値ＤＢの中から、以下の条件１及び条件２を満たす実測データを抽出し、抽出実測データ（送信実効輻射電力、送信周波数、送信緯度、送信経度、送信高、受信緯度、受信経度、受信高、受信電界強度実測値）として遮蔽物係数計算部３２及び実測減衰量計算部３４に出力する。
条件１：送信点と受信点との間に回折点がないこと。
条件２：受信点から送信点を見た場合の仰角が、０．０３５ｒａｄ（約２度）以下であること。
【００６９】
具体的には、データ抽出部３１は、条件１の判定において、実測値ＤＢの実測データに含まれる送信緯度、送信経度及び送信高から送信点の位置を特定し、受信緯度、受信経度及び受信高から受信点の位置を特定し、送信点と受信点との間を結んだプロフィール上の所定領域内に、５０ｍメッシュ標高データに基づいて回折点がないか否かを判定する。そして、データ抽出部３１は、回折点がないと判定した場合、その実測データ（送信実効輻射電力、送信周波数、送信緯度、送信経度、送信高、受信緯度、受信経度、受信高、受信電界強度実測値）を抽出実測データとして扱う。回折点があると判定した場合、その実測データを抽出実測データとして扱わない。条件１を判定するのは、送信点と受信点の間に回折点がある実測データを用いて都市減衰計算式が生成されると、都市減衰計算式に都市減衰以外の減衰が含まれてしまい、精度の高い都市減衰Γが計算されなくなるからである。
【００７０】
また、データ抽出部３１は、条件２の判定において、実測データから特定した送信点の位置と受信点の位置を用いて、受信点から送信点を見た場合の仰角を計算し、その仰角が０．０３５ｒａｄ（約２度）以下であるか否かを判定する。そして、データ抽出部３１は、仰角が０．０３５ｒａｄ（約２度）以下であると判定した場合、その実測データを抽出実測データとして扱う。仰角が０．０３５ｒａｄ（約２度）以下でないと判定した場合、その実測データを抽出実測データとして扱わない。条件２を判定するのは、仰角の大きい実測データを用いて都市減衰計算式が生成されると、小さい値の減衰が計算される傾向が高くなり、精度の高い都市減衰Γが計算されなくなるからである。
【００７１】
遮蔽物係数計算部３２は、１００ｍメッシュ土地利用データを入力すると共に、データ抽出部３１から複数の抽出実測データを入力し、抽出実測データ毎に遮蔽物係数ＳＨを計算し、抽出実測データ毎に遮蔽物係数ＳＨを計算式生成部３５に出力する。具体的には、遮蔽物係数計算部３２は、抽出実測データに含まれる送信緯度、送信経度及び送信高から送信点の位置を特定し、受信緯度、受信経度及び受信高から受信点の位置を特定し、１００ｍメッシュ土地利用データを用いて、受信点から送信点までの間の所定領域における地点数Ｎの土地利用区分をそれぞれ抽出する。そして、遮蔽物係数計算部３２は、地点数Ｎの各地点における土地利用区分のうちの建物用地及び森林の区分の数をそれぞれ合計し、建物用地数Ａと森林用地数Ｂを求め、前記式（３）により、受信点から送信点までの間の所定領域における建物用地及び森林の割合を示す遮蔽物係数ＳＨを計算する。
【００７２】
基準電界強度計算部３３は、図１及び図２に示した基準電界強度計算部１０と同じ処理を行う。すなわち、基準電界強度計算部３３は、送信点情報、受信点情報及び５０ｍメッシュ標高データを入力し、第１フレネルゾーンが大地により遮蔽されない基準受信高ｈｂを計算し、基準受信高ｈｂの受信点について、都市減衰領域内の伝搬損失をマスクし、回折損失Ｌｆ、リッジ損失Ｌｒ及び位相損失Ｌθを計算し、基準電界強度Ｅｈｂを計算して実測減衰量計算部３４に出力する。基準電界強度計算部３３の詳細については基準電界強度計算部１０と同じであるから、説明を省略する。
【００７３】
実測減衰量計算部３４は、データ抽出部３１から複数の抽出実測データを入力すると共に、基準電界強度計算部３３から基準電界強度Ｅｈｂを入力し、以下の式により、抽出実測データ毎に実測減衰量ＡＴＴｒｅを計算し、抽出実測データ毎に実測減衰量ＡＴＴｒｅを計算式生成部３５に出力する。
ＡＴＴｒｅ＝Ｅｈｂ−Ｅｒｅ      ・・・（７）
ここで、Ｅｒｅは、抽出実測データに含まれる受信電界強度実測値である。
【００７４】
計算式生成部３５は、遮蔽物係数計算部３２から抽出実測データ毎の遮蔽物係数ＳＨを入力すると共に、実測減衰量計算部３４から抽出実測データ毎の実測減衰量ＡＴＴｒｅを入力し、同じ抽出実測データの遮蔽物係数ＳＨ及び実測減衰量ＡＴＴｒｅを組とした集合（ＳＨ，ＡＴＴｒｅ）を、以下の式のように生成する。
（ＳＨ，ＡＴＴｒｅ）＝（ＳＨ１，ＡＴＴｒｅ１），（ＳＨ２，ＡＴＴｒｅ２），（ＳＨ３，ＡＴＴｒｅ３），．．．，（ＳＨｎ，ＡＴＴｒｅｎ）              ・・・（８）
【００７５】
計算式生成部３５は、最小二乗法により、集合（ＳＨ，ＡＴＴｒｅ）が示すＳＨとＡＴＴｒｅとの間の関係を、以下の式に示す一次方程式に近似する。
ＡＴＴｒｅ＝Ｅ＊ＳＨ＋Ｆ      ・・・（９）
ここで、Ｅ，Ｆは、最小二乗法により近似された一次方程式の係数である。
【００７６】
図９は、都市減衰計算式を求めるための遮蔽物係数ＳＨ及び実測減衰量ＡＴＴｒｅの分布を示す図である。黒丸は、遮蔽物係数ＳＨ及び実測減衰量ＡＴＴｒｅを組とした（ＳＨｎ，ＡＴＴｒｅｎ）である。図９に示す直線のように、計算式生成部３５は、最小二乗法により、ＳＨとＡＴＴｒｅとの間の関係を一次方程式に近似する。
【００７７】
計算式生成部３５は、前記式（９）の実測減衰量ＡＴＴｒｅを都市減衰Γに代えて、前記式（２）に示す、都市減衰Γを計算するための都市減衰計算式（Γ＝Ｅ＊ＳＨ＋Ｆ）を生成し、都市減衰計算部４０に出力する。
【００７８】
〔都市減衰計算式生成部による処理の流れ〕
次に、図８に示した都市減衰計算式生成部３０による処理の流れについて説明する。図１０は、都市減衰計算式生成部３０による処理の流れを説明するフローチャートである。まず、都市減衰計算式生成部３０のデータ抽出部３１は、実測値ＤＢの中から、都市減衰計算式を生成するために必要な実測データを抽出する（ステップＳ１００１）。具体的には、前述の条件１（送信点と受信点との間に回折点がないこと。）及び条件２（受信点から送信点を見た場合の仰角が、０．０３５ｒａｄ（約２度）以下であること。）を満たす実測データを抽出する。データ抽出部３１により抽出された抽出実測データは、遮蔽物係数ＳＨ及び実測減衰量ＡＴＴｒｅを計算するために用いられる。
【００７９】
そして、遮蔽物係数計算部３２は、１００ｍメッシュ土地利用データを用いて、受信点から送信点までの間の所定領域における地点数Ｎの土地利用区分を抽出し、建物用地及び森林の区分の数をそれぞれ合計し、前記式（３）により、受信点から送信点までの間の所定領域における建物用地及び森林の割合を示す遮蔽物係数ＳＨを計算する（ステップＳ１００２）。遮蔽物係数ＳＨは抽出実測データ毎に計算される。遮蔽物係数計算部３２により計算された抽出実測データ毎の遮蔽物係数ＳＨは、都市減衰計算式を生成するために用いられる。
【００８０】
また、実測減衰量計算部３４は、基準電界強度計算部３３（基準電界強度計算部１０）により計算された基準電界強度Ｅｈｂから、抽出実測データに含まれる受信電界強度実測値Ｅｒｅを減算する前記式（７）により、実測減衰量ＡＴＴｒｅを計算する（ステップＳ１００３）。実測減衰量ＡＴＴｒｅは抽出実測データ毎に計算される。実測減衰量計算部３４により計算された実測減衰量ＡＴＴｒｅは、都市減衰計算式を生成するために用いられる。
【００８１】
ステップＳ１００２及びステップＳ１００３の処理により、抽出実測データ毎に遮蔽物係数ＳＨ及び実測減衰量ＡＴＴｒｅが計算される。そして、同じ抽出実測データの遮蔽物係数ＳＨ及び実測減衰量ＡＴＴｒｅを組とした集合（ＳＨ，ＡＴＴｒｅ）を用いて、計算式生成部３５により都市減衰計算式が生成される。
【００８２】
計算式生成部３５は、最小二乗法により、集合（ＳＨ，ＡＴＴｒｅ）が示すＳＨとＡＴＴｒｅとの間の関係を、前記式（９）に示す一次方程式に近似し、前記式（９）の実測減衰量ＡＴＴｒｅを都市減衰Γに代えて、前記式（２）に示す、都市減衰Γを計算するための都市減衰計算式（Γ＝Ｅ＊ＳＨ＋Ｆ）を生成する（ステップＳ１００４）。
【００８３】
このように、都市減衰計算式生成部３０は、実測値ＤＢから、都市減衰計算式を生成するために必要な実測データを抽出し、抽出実測データを用いて遮蔽物係数ＳＨ及び実測減衰量ＡＴＴｒｅを計算し、抽出実測データ毎の集合（ＳＨ，ＡＴＴｒｅ）を用いて都市減衰計算式を生成する。
【００８４】
以上のように、本発明の実施形態による電界強度推定装置１によれば、基準電界強度計算部１０の回折損失計算回路１５が、都市減衰領域内の回折損失をマスクして回折損失Ｌｆを計算し、リッジ損失計算回路１６が、都市減衰領域内のリッジ損失をマスクしてリッジ損失Ｌｒを計算し、位相損失計算回路１７が、都市減衰領域内の位相損失をマスクして位相損失Ｌθを計算するようにした。これにより、都市減衰領域内において、電波遮蔽物または大地反射による１つの電波減衰の要因から、伝搬損失（回折損失Ｌｆ、リッジ損失Ｌｒまたは位相損失Ｌθ）と都市減衰Γとの２重の損失を加味することなく、受信高ｈ２の受信点における電界強度Ｅｈ２を推定することができる。したがって、電界強度Ｅｈ２を精度高く推定することが可能となる。つまり、前述した「発明が解決しようとする課題」における第１の課題が解決される。
【００８５】
また、本発明の実施形態による電界強度推定装置１によれば、基準電界強度計算部１０が、第１フレネルゾーンが大地により遮蔽されない受信点の基準受信高ｈｂを計算し、基準受信高ｈｂの受信点についてリッジ損失Ｌｒを計算し、基準受信高ｈｂの受信点における基準電界強度Ｅｈｂを計算するようにした。ここで、リッジ損失Ｌｒは、第１フレネルゾーンが大地によって遮蔽されることによる伝搬損失を考慮する必要のない損失となるから、基準電界強度Ｅｈｂは、第１フレネルゾーンの大地による遮蔽を考慮することなく計算された強度となる。そして、高さ補正部２０が、所定の補正テーブルを用いて、受信高ｈｂの受信点における基準電界強度Ｅｈｂを補正し、受信高ｈ２の受信点における基準電界強度Ｅｈ２ｂを求めるようにした。ここで、基準電界強度Ｅｈ２ｂは、第１フレネルゾーンが大地によって遮蔽されることによるリッジ損失を考慮することなく計算された強度となる。これにより、受信点近傍において、大地の高さが第１フレネルゾーンの内側を遮蔽することによる１つの電波減衰の要因から、リッジ損失Ｌｒと都市減衰Γとの２重の損失を加味することなく、受信高ｈ２の受信点における電界強度Ｅｈ２を推定することができる。したがって、電界強度Ｅｈ２を精度高く推定することが可能となる。つまり、前述した「発明が解決しようとする課題」における第２の課題が解決される。
【００８６】
また、本発明の実施形態による電界強度推定装置１によれば、都市減衰計算式生成部３０が、実測値ＤＢから、条件１（送信点と受信点との間に回折点がないこと。）及び条件２（受信点から送信点を見た場合の仰角が、０．０３５ｒａｄ（約２度）以下であること。）を満たす実測データを抽出し、抽出実測データを用いて遮蔽物係数ＳＨ及び実測減衰量ＡＴＴｒｅを計算し、抽出実測データ毎の集合（ＳＨ，ＡＴＴｒｅ）を用いて都市減衰計算式（Γ＝Ｅ＊ＳＨ＋Ｆ）を生成するようにした。これにより、都市減衰計算式は、受信点近傍の土地利用データまたは建物用地の密集度等により一義的に生成される特定の受信形態（例えば固定受信の形態）を想定した固定式ではなく、実際に測定した実測値ＤＢから抽出された抽出実測データに基づいて、受信点の環境または受信形態に応じて能動的に変更される式となる。したがって、電界強度Ｅｈ２を精度高く推定することが可能となる。また、実測値ＤＢが蓄積されることにより、電界強度Ｅｈ２の推定精度を一層向上させることが可能となる。つまり、前述した「発明が解決しようとする課題」における第３の課題が解決される。
【００８７】
尚、前記実施形態において、都市減衰計算式生成部３０のデータ抽出部３１は、実測値ＤＢから条件１及び条件２を満たす実測データを抽出し、条件１及び条件２を満たす抽出実測データを用いて都市減衰計算式を生成するようにしたが、条件１及び条件２に加え、ユーザにより指定された受信形態の実測データを抽出するようにしてもよい。この場合、実測値ＤＢは、固定受信の形態により蓄積された実測データ、移動受信の形態により蓄積された実測データ等のように、受信形態毎に区別される。したがって、携帯受信機等が放送波を移動受信する形態に対し電界強度を推定する場合、電界強度推定装置１は、ユーザのキー操作により指定された移動受信の受信形態を入力し、データ抽出部３１が、実測値ＤＢから、条件１、条件２及びユーザにより指定された受信形態を満たす実測データを抽出する。これにより、都市減衰計算式は、受信形態に応じた式となる。したがって、受信形態に応じて電界強度Ｅｈ２を精度高く推定することが可能となる。
【００８８】
また、前記実施形態において、都市減衰計算式生成部３０のデータ抽出部３１は、実測値ＤＢから実測データを抽出する条件として、電界強度を推定する対象の送信点の位置条件を加えるようにしてもよい。具体的には、データ抽出部３１は、電界強度を推定する対象の送信点情報に含まれる緯度、経度及び高さにより送信点である送信所を特定し、実測値ＤＢに含まれる送信緯度、送信経度及び送信高により実測送信点である送信所を特定し、同じ送信所の実測データであるか否かを判定することにより、送信点の位置条件を判定する。つまり、データ抽出部３１は、条件１及び条件２に加え、電界強度を推定する対象の送信点と同じ送信点による実測データを送信点の緯度、経度及び高さによって抽出する。これにより、都市減衰計算式は、例えば、大都会のビルの谷間にある送信所のように立地条件が特殊な場合であっても、送信所の立地条件に応じた式、すなわち、送信点の環境に応じた式となる。したがって、送信点の環境に応じて電界強度Ｅｈ２を精度高く推定することが可能となる。
【００８９】
また、前記実施形態において、都市減衰計算式生成部３０のデータ抽出部３１は、実測値ＤＢから実測データを抽出する条件として、電界強度を推定する対象の受信点の位置条件を加えるようにしてもよい。具体的には、データ抽出部３１は、電界強度を推定する対象の受信点情報に含まれる緯度、経度及び高さにより受信点を特定し、実測値ＤＢに含まれる受信緯度、受信経度及び受信高により実測受信点を特定し、受信点を基準とした所定領域内に存在する実測受信点から実測データを抽出する。つまり、データ抽出部３１は、条件１、条件２及び送信点の条件に加え、電界強度を推定する対象の受信点を基準とした所定領域内に存在する実測受信点を特定し、その実測受信点を含む実測データを抽出実測データとして抽出する。これにより、都市減衰計算式は、受信点近傍にて測定した実測データを用いて生成される。したがって、電界強度Ｅｈ２を精度高く推定することが可能となる。
【００９０】
尚、本発明の実施形態による電界強度推定装置１のハード構成としては、通常のコンピュータを使用することができる。電界強度推定装置１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等の揮発性の記憶媒体、ＲＯＭ等の不揮発性の記憶媒体、及びインターフェース等を備えたコンピュータによって構成される。電界強度推定装置１に備えた基準電界強度計算部１０、高さ補正部２０、都市減衰計算式生成部３０、都市減衰計算部４０及び電界強度計算部５０の各機能は、これらの機能を記述したプログラムをＣＰＵに実行させることによりそれぞれ実現される。これらのプログラムは、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体メモリ等の記憶媒体に格納して頒布することもできる。
【００９１】
〔実験結果〕
以下、本発明の実施形態による電界強度推定装置１を用いた実験結果（シミュレーション結果）について説明する。図１１は実験結果（１）を示す図であり、図１２は実験結果（２）を示す図である。図１１に示す実験結果（１）は、受信高ｈ２＝１．５ｍとした場合において、電界強度推定装置１を用いて算出した電界強度Ｅｈ２の計算値（ｄＢμＶ／ｍ）と、実際に測定した実測値（ｄＢμＶ／ｍ）との間の誤差分布を示している。この実験結果（１）から、サンプルとなったデータ数６４８のうち、約２６％のサンプルが電界強度誤差−５〜０（ｄＢμＶ／ｍ）であり、電界強度誤差の分布は、誤差平均μ＝０．１４７０５２、標準偏差σ＝８．６０９３５４になっていることがわかる。また、図１２に示す実験結果（１）は、受信高ｈ２＝１０ｍとした場合における電界強度Ｅｈ２の計算値（ｄＢμＶ／ｍ）と実測値（ｄＢμＶ／ｍ）との間の誤差分布を示している。この実験結果（２）から、サンプルとなったデータ数６３５のうち、約２５％のサンプルが電界強度誤差−５〜０（ｄＢμＶ／ｍ）であり、電界強度誤差の分布は、誤差平均μ＝０．４１３２１３、標準偏差σ＝８．６８９２４２になっていることがわかる。これにより、電界強度推定装置１は、電界強度Ｅｈ２を精度高く推定しているといえる。
【符号の説明】
【００９２】
１  電界強度推定装置
１０，３３  基準電界強度計算部
１１  都市減衰領域判定回路
１２  基準受信高初期設定回路
１３  基準受信高計算回路
１４  自由空間電界強度計算回路
１５  回折損失計算回路
１６  リッジ損失計算回路
１７  位相損失計算回路
２０  高さ補正部
３０  都市減衰計算式生成部
３１  データ抽出部
３２  遮蔽物係数計算部
３４  実測減衰量計算部
３５  計算式生成部
４０  都市減衰計算部
５０  電界強度計算部
【図１】
0005480701.tif 000002
【図２】
0005480701.tif 000003
【図３】
0005480701.tif 000004
【図４】
0005480701.tif 000005
【図５】
0005480701.tif 000006
【図６】
0005480701.tif 000007
【図７】
0005480701.tif 000008
【図８】
0005480701.tif 000009
【図９】
0005480701.tif 000010
【図１０】
0005480701.tif 000011
【図１１】
0005480701.tif 000012
【図１２】
0005480701.tif 000013